{"id":22410,"date":"2016-03-22T12:39:46","date_gmt":"2016-03-22T11:39:46","guid":{"rendered":"http:\/\/ibecbarcelona.eu\/?p=22410"},"modified":"2021-12-14T17:30:41","modified_gmt":"2021-12-14T16:30:41","slug":"pequenos-microrrobots-que-limpian-el-agua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/pequenos-microrrobots-que-limpian-el-agua\/","title":{"rendered":"Peque\u00f1os microrrobots que limpian el agua"},"content":{"rendered":"

El grupo de Samuel S\u00e1nchez en colaboraci\u00f3n con investigadores de Stuttgart y Singapur, utiliza el \u00f3xido de grafeno para realizar sus motores a la microescala, que son capaces de absorber el plomo de las aguas residuales industriales a partir de un nivel de 1.000 partes por mil millones hasta por debajo de 50 partes por mil millones en tan s\u00f3lo una hora. La ventaja m\u00e1s tarde se puede retirar para su reciclaje, y los micromotores se pueden utilizar una y otra vez.<\/p>\n

\u00abLa capa exterior de la microrrobot, que es de grafeno, captura el plomo,\u00bb dice Samuel, profesor ICREA y responsable de grupo en el IBEC y el Instituto Max-Planck de Sistemas Inteligentes en Stuttgart. \u00abLa capa interna de platino funciona como el motor, la descomposici\u00f3n de per\u00f3xido de hidr\u00f3geno funciona como combustible de manera que el robot puede auto-propulsarse.\u00bb Cuando se a\u00f1ade per\u00f3xido de hidr\u00f3geno para el agua residual, el platino se descompone en agua y burbujas de ox\u00edgeno, que se expulsan desde la parte posterior del microrrobot para impulsarlo hacia adelante. \u00abEs importante utilizar un sistema de eliminaci\u00f3n de contaminantes que no produce ninguna contaminaci\u00f3n adicional\u00bb, explica Samuel.<\/p>\n

Entre las capas de \u00f3xido de platino y de grafeno hay una capa de n\u00edquel que permite a los investigadores controlar el movimiento y la direcci\u00f3n del microrrobot magn\u00e9ticamente desde el exterior. \u00abSe puede utilizar un campo magn\u00e9tico para recoger a todos desde el agua cuando hayan terminado,\u00bb dice Samuel. \u00abEn el futuro, nuestro enjambre microrrobots podr\u00eda ser controlado por un sistema automatizado que los gu\u00eda magn\u00e9ticamente para llevar a cabo diversas tareas.\u00bb<\/p>\n

La contaminaci\u00f3n del agua por metales pesados – como plomo, ars\u00e9nico, mercurio y otros metales – se deriva de las actividades industriales y supone un serio riesgo para la salud p\u00fablica y la vida silvestre. Estos nuevos microrrobots – m\u00e1s peque\u00f1os que el di\u00e1metro de un cabello humano – ofrecen una soluci\u00f3n potencialmente m\u00e1s r\u00e1pida y barata que los actuales m\u00e9todos de limpieza de agua, adem\u00e1s de ser respetuoso con el medio ambiente: permite tratar con responsabilidad los contaminantes recogidos rehusando el plomo para reciclarlo, as\u00ed como reutilizar los propios microrrobots.<\/p>\n

\u00abAhora planeamos desarrollar nuestros microrrobots para que sean capaces de recoger otros contaminantes, adem\u00e1s de reducir el costo de fabricarlos y ser capaces de producirlos en masa\u00bb, dice Samuel, que tambi\u00e9n trabaja en micro y nanorrobots autopropulsados para aplicaciones para la administraci\u00f3n de f\u00e1rmacos.<\/p>\n

—<\/p>\n

Articulo de referencia:<\/strong> <\/em>Diana Vilela, et al. \u00abGraphene-Based Microbots for Toxic Heavy Metal Removal and Recovery from Water.<\/a>\u00bb Nano Letters<\/i>, 10.1021\/acs.nanolett.6b00768<\/p>\n

\n

 <\/p>\n

Samuel S\u00e1nchez: Q&A<\/strong><\/p>\n

    \n
  1. Samuel, \u00bfc\u00f3mo mejoran sus nanorrobots los m\u00e9todos actuales que se utilizan para descontaminar el agua contaminada con metales pesados?
    \n<\/em>\u00abLos m\u00e9todos actuales son la \u00f3smosis inversa, el intercambio i\u00f3nico, la filtraci\u00f3n por membrana y la precipitaci\u00f3n qu\u00edmica de los iones de metales pesados, que son m\u00e9todos caros o que producen residuos secundarios. La principal ventaja de nuestros microrrobots es que son m\u00e1s eficaces, y ofrecen la posibilidad de recuperar los metales pesados para reciclar sin crear residuos secundarios. Adem\u00e1s, nuestros micrrrobots son f\u00e1ciles y simples de usar, tienen costos muy bajos de instalaci\u00f3n.
    \n\u00abEl grafeno por si mismo es ya un muy buen material para la eliminaci\u00f3n de metales pesados, y nuestros resultados muestran que podemos aumentar su eficacia mediante el uso de un dise\u00f1o de microrrobot activo – lo que significa que es el microrrobot el que se mueve a trav\u00e9s del agua, y no el agua que se elimina a trav\u00e9s de membranas, etc., utilizando fuentes de energ\u00eda externas como la alta presi\u00f3n. Esto disminuye el consumo de energ\u00eda y por lo tanto el costo.
    \n\u00abSin embargo, el que platino se utiliza como material catal\u00edtico es bastante caro. Es posible utilizar un material de catalizador alternativo como el di\u00f3xido de manganeso para reducir el costo de las posibles aplicaciones comerciales;. Y, por supuesto, la reutilizaci\u00f3n tambi\u00e9n disminuye el costo adicional. Adem\u00e1s, en nuestro trabajo hemos demostrado que el uso de per\u00f3xido se puede evitar mediante el uso de un sistema magn\u00e9tico para que los microrrobots naden activamente, sigue siendo un m\u00e9todo eficaz, pero no lo es tanto como el m\u00e9todo autopropulsado en baja concentraci\u00f3n de per\u00f3xido de hidr\u00f3geno. El per\u00f3xido de hidr\u00f3geno es un reactivo qu\u00edmico verde que despu\u00e9s del proceso de descontaminaci\u00f3n solo produce agua y ox\u00edgeno\u00bb.<\/li>\n
  2. \u00bfEn t\u00e9rminos financieros, C\u00f3mo de grande es el problema de la contaminaci\u00f3n por metales pesados del agua?
    \n<\/em>Los costos de la contaminaci\u00f3n de metales pesados son de alrededor de 5 mil millones de d\u00f3lares al a\u00f1o en los EEUU y a\u00fan m\u00e1s en China.<\/li>\n
  3. \u00bfD\u00f3nde se imagina que utilizar\u00e1n sus microrrobots? \u00bfSe pueden poner en un r\u00edo que contaminado por procesos industriales, por ejemplo?
    \n<\/em>\u00abTenemos la idea de utilizar los microrrobots para el pre-tratamiento de las aguas residuales industriales antes de volcar en un r\u00edo. Los microrrobots nadar\u00e1n en un entorno controlado, como peque\u00f1os dep\u00f3sitos, tuber\u00edas o contenedores, pero a\u00fan no en aguas abiertas. Esta t\u00e9cnica es escalable, por lo que prevemos que las peque\u00f1as empresas podr\u00edan utilizar microrrobots para descontaminar el agua en caso de que no pueden permitirse el lujo de llevar sus aguas residuales a las plantas de descontaminaci\u00f3n. En lugar de traer el agua a la planta, traemos los microbots a la empresa.
    \n\u00abUn mecanismo diferente podr\u00eda ser utilizado para la auto-propulsi\u00f3n sin usar per\u00f3xido de hidr\u00f3geno, pero la vida \u00fatil de la microbot ser\u00eda muy corta. En este momento, creemos que son m\u00e1s pr\u00e1cticos para usar en un entorno controlado, como en un tanque de agua residual contaminada con metales pesados en una planta industrial \u00ab.<\/li>\n
  4. \u00bfSe pueden usar los microrrobots para limpiar otros tipos de contaminantes de agua, como el aceite?
    \n<\/em>\u00ab<\/em>Los microrrobots son muy vers\u00e1tiles en cuanto a sus aplicaciones medioambientales, dependiendo de su funcionalizaci\u00f3n qu\u00edmica para diferentes objetivos. Nuestro grupo inform\u00f3 por primera vez de la degradaci\u00f3n eficiente de contaminantes org\u00e1nicos por sistemas autopropulsados con una superficie de hierro (Soler et al., ACS Nano<\/em> 2013 7 (11), 9611-9620), y nuestros resultados recientes muestran que se pueden utilizar m\u00faltiples veces durante varios meses sin mucha disminuci\u00f3n de la actividad (Parmar et al., Adv. Funct. Mat.<\/em> 2016 DOI: 10.1002\/adfm.201600381). La captaci\u00f3n de hidrocarburos fue reportado por el grupo del Dr. Joe Wang mediante el uso de una funcionalizaci\u00f3n de la superficie hidr\u00f3foba diferente, pero, como ya he explicado antes, es dif\u00edcil de usar microbots en la naturaleza, debido algunas de las limitaciones del sistema actual (Wang et al., ACSNano<\/em> 2012).\u00bb<\/li>\n
  5. \u00bfCu\u00e1ndo crees que los microrrobots estar\u00e1n disponibles para el uso comercial?
    \n<\/em>\u00abActualmente, estamos financiados por la subvenci\u00f3n Proof of Concept del ERC con la finalidad de comercializarlos o crear una spin-off de este proyecto. Adem\u00e1s, estamos en contacto con varias compa\u00f1\u00edas que est\u00e1n interesadas en nuestra tecnolog\u00eda. No obstante, algunos aspectos deben tenerse en cuenta como, por ejemplo, la producci\u00f3n en masa y el coste. En este momento es dif\u00edcil de decir, pero en mi opini\u00f3n, deber\u00eda verse el primer uso comercial de microrrobots autopropulsados a lo largo del pr\u00f3ximo par de a\u00f1os \u00ab.<\/li>\n<\/ol>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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